植物生理专题讨论之一
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植物生理专题讨论之一. NH 4 + 对不同水稻品种苗期 NO 3 - 吸收及体内还原的影响. 汪 晓 丽 2004 年 10 月. 研究背景. 水稻节水栽培技术的应用 提高水稻氮肥利用率的要求 保护生态环境的要求. 大 气. NH 3. 挥 发. N 2 , N 2 O, NO, NO 2 , NH 3. 挥 发. 反硝化. NO 2 -. 反硝化作用. 硝化作用. 硝化作用. 异氧硝化. NO 3 -. NH 3. NH 4 +. 土 壤. 硝酸异化还原. 淋失. 植物根系吸收 生物固定 土壤固持.

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Presentation Transcript


植物生理专题讨论之一

NH4+对不同水稻品种苗期NO3-吸收及体内还原的影响

汪 晓 丽2004 年 10 月


研究背景

  • 水稻节水栽培技术的应用

  • 提高水稻氮肥利用率的要求

  • 保护生态环境的要求


大 气

NH3

挥 发

N2 , N2O, NO, NO2 , NH3

挥 发

反硝化

NO2-

反硝化作用

硝化作用

硝化作用

异氧硝化

NO3-

NH3

NH4+

土 壤

硝酸异化还原

淋失

植物根系吸收

生物固定

土壤固持

地下水


NH4+对NO3-吸收的影响主要表现在:

跨膜吸收阶段

体内还原阶段


主要研究内容

  • 水稻幼苗吸N时的NH4+、NO3-互作效应

  • 水稻NO3-吸收动力学特征及其受NH4+的影响

  • 水稻幼苗叶片NRA及其受NH4+的影响

  • 水稻幼苗吸N时的NH4+、NO3-互作效应

  • 水稻NO3-吸收动力学特征及其受NH4+的影响

  • 水稻幼苗叶片NRA及其受NH4+的影响


播于石英砂上

稻种

1% NaOCl

1/2木村B

营养液

(pH 6.0)

0.1mM CaSO4

7 d 时移苗

测定

吸收试验

预 培 养

1. 水稻幼苗吸N时的NH4+、NO3-互作效应

25±1℃,光照12 h/天,光强4000 lx,相对湿度90 %,每天调节pH一次,并间隔通气2 h,每三天换一次营养液.

1.1 材料与方法

  • 试验材料

    • 武育粳3号(常规粳稻)泗优917(杂交粳稻)

    • 扬稻6号(常规籼稻)汕优63 (杂交籼稻)

  • 试验方法

吸收液:

(1) NH4+浓度固定, NO3-浓度分别为0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 mM

(2) NO3- 浓度固定, NH4+浓度分别为0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 mM

吸收条件:

25±1℃, 4000 lx, 吸收1 h

鲜根重;

吸收前后NO3-的变化量;

吸收前后NH4+的变化量。

计算NO3-和NH4+净吸收速率。

将秧苗饥饿48 h


1. 水稻幼苗吸N时的NH4+、NO3-互作效应

1.2 结果与分析

  • NO3-对不同水稻品种幼苗吸N速率的影响

    • 对NH4+吸收速率的影响

    • 对吸N(NH4+ +NO3-)收速率的影响

    • 对NH4+ :NO3-吸收速率的影响

  • NH4+对不同水稻品种幼苗吸N速率的影响

    • 对NO3-吸收速率的影响

    • 对吸N(NH4+ +NO3-)收速率的影响

    • 对NH4+ :NO3-吸收速率的影响


武育粳3号

泗优917

扬稻6号

汕优63

NO3-对水稻幼苗(14 d)N吸收速率的影响


NO3-浓度对NH4+吸收速率的影响程度 (%)

注:正值表示促进,负值表示抑制


不同NO3-浓度时不同品种水稻幼苗根系的NH4+ : NO3-吸收速率比


泗优917

武育粳3号

汕优63

扬稻6号

NH4+对水稻幼苗N吸收速率的影响


NH4+浓度对NO3-吸收速率的影响程度 (%)

注:正值表示促进,负值表示抑制


不同NO3-浓度时不同品种水稻幼苗根系的NH4+ : NO3-吸收速率比


1. 水稻幼苗吸N时的NH4+、NO3-互作效应

1.3 小结

  • NH4+和NO3-共存时,水稻幼苗对NH4+的吸收速率明显快于对NO3-的吸收速率。

  • 在NH4+吸收上,粳稻比籼稻更具优势;在NO3-吸收上,籼稻比粳稻更具优势。

    粳稻幼苗的NH4+∶NO3-吸收速率比是籼稻幼苗的两倍多。


  • NO3-对水稻幼苗NH4+吸收速率的影响较小。

  • NH4+对NO3-吸收的影响因水稻品种不同而不同。

    • NH4+能明显抑制粳稻幼苗对NO3-的吸收

    • NH4+对籼稻幼苗NO3-吸收的影响较小,低浓度的NH4+(< 1.0 mmol L-1)甚至能促进籼稻幼苗对NO3-的吸收。


1. 水稻幼苗吸N时的NH4+、NO3-互作效应

1.4 讨论

由于NH4+和NO3-共存时,1 h内NH4+对NO3-的吸收就已产生影响,因而可以推测,NH4+对NO3-吸收的影响很可能是影响了NO3-的跨膜运输过程。这就意味着,粳稻幼苗NO3-跨膜吸收受NH4+的影响较大,而籼稻幼苗受影响较小。


主要研究内容

  • 水稻幼苗吸N时的NH4+、NO3-互作效应

  • 水稻NO3-吸收动力学特征及其受NH4+的影响

  • 水稻幼苗叶片NRA及其受NH4+的影响

  • 水稻幼苗吸N时的NH4+、NO3-互作效应

  • 水稻NO3-吸收动力学特征及其受NH4+的影响

  • 水稻幼苗叶片NRA及其受NH4+的影响


2. 水稻NO3-吸收动力学特征及其受NH4+的影响

2.1 材料与方法试验材料


实验方法

材料培养:同1.1。

吸收液:NO3--N浓度系列为0.05,0.1,0.2,0.4,0.6,1.0,2.0 mmol L-1,pH均为6.0。

吸收条件:温度 25±1℃,光强 4000 lx,吸收时间 2 h

测定:鲜根重,吸收液中NO3-和NH4+的变化量。

数据处理:计算出NO3-和NH4+的净吸收速率。

应用Michaelis-Menten方程求得吸收的动力学参数Vmax(最大吸收速率)和Km(米氏常数)。


2.2 实验结果

  • 水稻幼苗NO3-吸收动力学特征及其受NH4+的影响

    • 水稻幼苗的NO3-吸收动力学特征

    • NH4+对水稻幼苗NO3-吸收动力学的影响

  • 水稻幼苗NO3-吸收动力学特征及其受NH4+的影响 随苗龄的变化


不同水稻品种幼苗(20 d)NO3-吸收动力学参数及其受NH4+的影响


水稻幼苗(20 d)NO3-吸收速率随NO3-浓度的变化

南特号(常规籼稻)

农垦57(常规粳稻)


水稻幼苗(20 d)NO3-吸收速率随NO3-浓度的变化

Y68(常规籼稻)

籼优63(杂交籼稻)


水稻幼苗(20 d)NO3-吸收速率随NO3-浓度的变化

巴西旱稻(旱)

武育粳(籼)


水稻NO3-吸收动力学参数随苗龄的变化


2.3 小结

  • 水稻幼苗(20 d和50 d)在NO3-吸收方面存在着明显的品种差异。有NH4+存在时,这种差异显得更为明显。

  • 籼稻与粳稻相比、杂交稻与常规稻相比、旱稻与水稻相比,前者在NO3-吸收方面更具优势。

    • 20天龄时,这种优势主要体现在吸收NO3-的Vmax上。

    • 50天龄时,这种优势主要体现在吸收NO3-的Km上。


  • NH4+并不影响水稻幼苗(20 d和50 d)根系对NO3-的亲和性(Km的倒数),而只影响根系对NO3-的吸收速率。

  • 不同品种水稻幼苗(20 d和50 d )吸收NO3-的Vmax受NH4+的影响程度不同:

    • 粳稻幼苗受NH4+的抑制程度较大,而籼稻幼苗受NH4+的影响较小,NH4+甚至对籼稻幼苗有一定的促进作用;

    • NH4+对杂交稻幼苗的影响程度不及对常规稻幼苗的影响程度;

    • NH4+对旱稻幼苗基本无影响。


  • 随着苗龄的增大,水稻对NO3-的吸收速率呈下降趋势,吸收动力学参数也发生了明显的变化:吸收NO3-的Vmax下降了,而Km值增加了,也就是说,根对NO3-的吸收速率减慢了,而对NO3-的亲和性降低了。

  • 50天龄时不同水稻品种在NO3-吸收方面的差异与20天龄时相似,但这种差异主要表现在吸收NO3-的Km值方面,而不是象20天龄时主要表现在吸收NO3-的Vmax方面。


主要研究内容

  • 水稻幼苗吸N时的NH4+、NO3-互作效应

  • 水稻NO3-吸收动力学特征及其受NH4+的影响

  • 水稻幼苗叶片NRA及其受NH4+的影响

  • 水稻幼苗吸N时的NH4+、NO3-互作效应

  • 水稻NO3-吸收动力学特征及其受NH4+的影响

  • 水稻幼苗叶片NRA及其受NH4+的影响


3. 水稻幼苗叶片NRA及其受NH4+的影响

3.1 材料与方法

  • 试验材料

    材料选择:同2.1材料培养:同1.1

  • 试验方法

    处理:(1)未经诱导,

    (2)50 mmol L-1 KNO3诱导4 h

    (3)50 mmol L-1 KNO3诱导4 h后,再经25 mmol L-1 (NH4)2SO4处理20 min。

        在测定前,各处理都进行4 h的预光照。

    测定: 叶片NRA(体外法)


3. 水稻幼苗叶片NRA及其受NH4+的影响

3.2 实验结果

  • 水稻幼苗叶片NRA及其受NH4+的影响

    • 水稻幼苗叶片NRA

    • NH4+对水稻幼苗幼苗叶片NRA的影响

  • 水稻幼苗幼苗叶片NRA及其受NH4+的影响 随苗龄的变化


扬旱1号

巴西旱稻

汕优63

Y67

南特号

泗优917

Y76

扬稻6号

武育粳3号

Y78

Y68

农垦57

Y61

Y72

N形态对不同水稻品种幼苗(7 d)叶片NRA的影响


Y61

武育粳3号

农垦57

Y72

Y78

泗优917

Y76

扬稻6号

Y67

南特号

汕优63

巴西旱稻

Y68

NH4+对不同水稻品种幼苗(7 d)叶片NRA的影响程度

扬旱1号


扬旱1号

汕优63

泗优917

扬稻6号

武育粳3号

不同N处理条件下水稻幼苗(20 d)叶片NRA的比较


3. 水稻幼苗叶片NRA及其受NH4+的影响

3.3 小结

  • 未经诱导时,不同水稻幼苗叶片 NRA较低;经NO3-诱导后,叶片NRA大幅度提高;而一旦供给NH4+,叶片NRA又下降了,但下降程度因品种不同而有差异。

  • 粳稻幼苗叶片NRA受NH4+的影响大,而籼稻幼苗叶片受影响小。

  • 随着苗龄的增大,水稻幼苗叶片NRA降低,但品种之间的差异仍有相似的趋势。


3. 水稻幼苗叶片NRA及其受NH4+的影响

3.4 讨 论

NR对NH4+非常敏感,但NH4+是作用于NR活性的调节,还是作用于NR的合成目前尚无统一认识。从本试验的结果来看,NH4+参与了NRA的调节,因为在20 min内NRA即有了明显的下降。

叶片中NR对NH4+非常敏感这一现象并不表明NH4+影响NRA是影响NO3-的吸收的唯一途径。这仍需进一步加以研究。


结 论


  • 水稻幼苗在NO3-吸收方面存在着明显的品种差异。有NH4+存在时,不同水稻品种在NO3-吸收方面的差异显得更为明显。

  • 籼稻与粳稻、杂交稻与常规稻、旱稻与水稻相比,前者在NO3-吸收方面更具优势。

  • 随着苗龄的增大,水稻幼苗NO3-吸收速率降低,但品种之间的差异基本不变。


  • NO3-对水稻幼苗NH4+吸收速率的影响较小,且品种间受影响的程度相差不大。

  • NH4+对NO3-吸收的影响因水稻品种不同而有差异。

    • 粳稻幼苗受NH4+的抑制程度较大,而籼稻幼苗受NH4+的影响较小,甚至有一定的促进作用;

    • NH4+对杂交稻幼苗的影响程度不及对常规稻幼苗的影响程度;

    • NH4+对旱稻幼苗基本无影响。


  • 在未经诱导时,不同水稻幼苗叶片的 NRA较低;经NO3-诱导后,叶片NRA大幅度提高;而一旦供给NH4+,则叶片NRA又下降了,但下降程度因品种不同而有差异。

  • 粳稻幼苗叶片NRA受NH4+的影响大,而籼稻幼苗叶片受影响小。

  • 随着苗龄的增大,水稻幼苗叶片NRA降低,但品种之间的差异仍有相似的趋势。


谢 谢!

敬请批评指正!


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